Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние и изученность вопроса, цели и задачи исследований
1.1. Анализ практики отработки наклонных и полого-падающих месторождений малой мощности 10
1.2. Особенности применения сплошной системы разработки 24
1.3. Основные тенденции совершенствования сплошной системы разработки 32
1.4. Цель и задачи исследований 54
2. Создание вариантов сплошной системы'разработки с при менением передвижной крепи и закладкой для сложных горно-геологических условий
2.1, Краткая геологическая характеристика Урупского месторождения 57
2.2. Конструирование вариантов систем разработки со сплошной выемкой, временным креплением очистного забоя и закладкой 60
2.2.1. Вариант сплошной системы разработки с гидро закладкой и применением передвижной крепи (выемка по восстанию) 60
2.2.2. Вариант сплошной системы разработки с гидро закладкой и применением передвижной крепи (выемка по простиранию) 62
2.2.3. Конструктивное сравнение вариантов сплошной системы разработки с гидрозакладкой и применением передвижной крепи 64
2.2.4. Технико-экономическая оценка предложенных вариантов систем разработки 67
3 Теоретические и лабораторные иссвдования технологических параметров перэдвишой крепи
3.1. Определение условий применения передвижной крепи... 73
3.2. Исследование особенностей механического воздействия взрыва на противовзрывной щит передвижной крепи 78
3.3. Исследование влияния горнотехнических и горно-геологических факторов на усилие передвижки крепи 88
3.3.1. Выбор средств и схемы передвижки крепи 88
3.3.2. Определение усилий передвижки крепи 89
3.3.3. Лабораторные исследования передвижки крепи 95
3.4. Конструкция опытной модели защитно-разделительной передвижной крепи (ЗРПК-І) для условий взрывной отбойки руды НО
3.5. Разработка оборудования для технологии с применением передвижной крепи 118
4. Промышленные испытания варианта сплошной системы разработки с івдрозакладой и применением первдвижной крепи
4.1. Методика проведения промышленных испытаний 127
4.2. Испытание варианта сплошной выемки по восстанию с гидрозакладкой и применением передвижной крепи 128
4.3. Результаты шахтных испытаний передвижной крепи ЗРПК-І 138
4.3.1. Изучение влияния динамических нагрузок взрыва на передвижную крепь 138
4.3.2. Изучение особенностей передвижки крепи в условиях неспланированной почвы лежачего бока 144
4.4. Исследование эффективности новой технологии 149
Заключение 160
Литература 163
Приложения 174
- Особенности применения сплошной системы разработки
- Конструирование вариантов систем разработки со сплошной выемкой, временным креплением очистного забоя и закладкой
- Исследование особенностей механического воздействия взрыва на противовзрывной щит передвижной крепи
- Испытание варианта сплошной выемки по восстанию с гидрозакладкой и применением передвижной крепи
Введение к работе
В решениях ХХУІ съезда КПСС значительное внимание уделяется увеличению добычи руд цветных и драгоценных металлов [і] . Основные промышленные запасы этих важных для народного хозяйства минеральных ресурсов сосредоточены в месторождениях малой мощности, имеющих пологое и наклонное залегание. В СССР из них добывается около 20-25$ руд цветных, редких и благородных металлов.
Анализируя опыт отечественной и зарубежной практики можно отметить, что месторождения данного типа отрабатываются сплошными, столбовыми и камерно-столбовыми системами с открытым выработанным пространством, с обрушением вмещающих пород, либо с закладкой.
Большой вклад в совершенствование технологии отработки месторождений со сложными горно-геологическими условиями данными системами внесен работами советских ученых акад.М.й.Агошкова, чл.-корр. АН СССР Д.М.Бронникова, проф.д.т.н.В.Р.Именитова, проф.д.т.н. В.А.Симакова, проф.д.т.н. И.И.Зурабишвили, проф.д.т.н. В.А.Шеста-кова, проф.д.т.н. М.Н.Цыгалова, проф.д.т.н. А.Ф.Назарчика, проф. д.т.н. В.И.Борщ-Компанийца, к.т .н. Д.И.Рафиенко, к.т.н.Е.И.Панфилова, к.т.н. В.Ф.Булатова и других.
С увеличением, глубины отработки месторождения горно-геологические условия резко ухудшаются. Возникают большие сложности в поддержании кровли выработанного пространства. Концентрация напряжений в массиве с опусканием горных работ требует оставления рудных целиков увеличенных размеров для поддержания пород кровли (камерно-столбовая система разработки). Это приводит к дополнительным потерям руды. Кроме того, были случаи раздавливания целиков или вдавливания их в породы лежачего бока, что вызывало горные удары, часто значительной силы \_2 ] .
В силу данных причин с увеличением глубины отработки наметилась тенденция перехода от камерно-столбовой системы разработки к сплошной с закладкой или обрушением кровли вслед за продвижением очистного забоя [з] #
Сплошная система разработки имеет свои неоспоримые положительные стороны: возможность вести очистные работы широким фронтом, минимальные потери и др. Однако ее возможности резко уменьшаются при отработке месторождений, залегающих в породах средней и слабой устойчивости: резко сокращается полезная площадь забоя, для ее увеличения забой приходится крепить, процесс крепления немеханизирован, и поэтому трудоемок, дорог и небезопасен; ведение очистных работ с применением комплекса ЕВР приводит к отслоениям пород кровли в очистном забое, что увеличивает разубокивание руды до 25-30$ [4] и снижает эффективность отработки в целом»
В практике отработки угольных месторождений задача поддержания пород кровли очистного забоя решена посредством применения передвижных механизированных крепей [б,б] , что исключает попадание отслоившихся пород кровли в забой и надежно отделяет его от закладки, либо обрушенных за крепью пород.
Первые опыты использовать механизированные "угольные" крепи при отработке рудных месторождений были предприняты на руднике "Уайт Пайн" (США) [7] , при отработке марганцевых руд в Чиатурском бассейне [8,9,I0,Il] россыпного месторождения в условиях Северо-Востока [TZ"\ , на золотом руднике Вестерн Холдинге (ЮАР) [із].
Опыты показали, что даже при отработке руд крепостью 5-7 по шкале проф.М.М.Протодъяконова буровзрывным способом, к крепям данного типа предъявляются особые требования по их защите от взрыва. Выводы же о новой технологии с применением передвижных крепей в условиях отработки рудных месторождений имеют описательный характер. Важность создания эффективной технологии, отработки месторождений крепких руд с применением передвижных крепей в условиях взрывной отбойки, которая позволит расширить область применения сплошной системы разработки, предопределило актуальность данной работы.
Цель работы - создание эффективной технологии отработки наклонных и пологопадающих рудных месторождений малой мощности с применением передвижной крепи и взрывной отбойки полезного ископаемого.
Основная идея заключается в использовании передвижных крепей для отработки залежей крепких руд взрывным способом.
В соответствии с изложенным, первоочередными задачами исследования явились:
создание и исследование вариантов сплошной системы разработки с гидрозакладкой и применением передвижной крепи;
обоснование технологических параметров передвижной крепи и последовательности ведения горных работ с ее использованием при отбойке руды взрывным способом;
определение закономерности изменения качества добываемой руды, рациональной области применения и экономической эффективности новой горной технологии.
Методы исследований. При обосновании необходимости работы над новой эффективной технологией разработки наклонных маломощных месторождений с применением передвижной крепи использован метод научного анализа и обобщения производственного опыта работы горнорудных предприятий в аналогичных условиях. Динамические нагрузки на крепь от действия продуктов взрыва определялись аналитическим и экспериментальным методом. Определение усилий и выбор схем передвижки крепи при изменяющихся горно-геологических условиях выполнялись методами аналитического расчета и физического моделирования. Технологические параметры крепи обосновывались с учетом фактических нагрузок и усилий, полученных методом натурных наблюдений. Обработка результатов исследований выполнена с привлечением методов математической статистики на ЭВМ Основные научные положения, разработанные лично автором, и новизна;
вариант сплошной системы разработки с гидрозакладкой и применением передвижной крепи с выемкой руды по восстанию, позволяющий повысить безопасность и интенсивность горных работ, исключить ручное крепление забоя, совместить операции очистного и закладочного циклов, снизить разубоживание руды;
установлено оптимальное соотношение заряда ВВ от расстояния крепи до забоя с учетом прогиба противовзрывного щита;
закономерность изменения усилия передвижки крепи от угла падения рудного тела, отличающаяся тем, что установлено существенное влияние факторов неровности почвы очистного забоя и высоты крепления обводных блоков системы полиспаст;
зависимость величины смещения передвижной крепи от динамических нагрузок взрыва, отличающаяся тем, что в ней учитывается подпор со стороны закладочного массива.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается положительными результатами опытно-промышленных испытаний новой технологии, сходимостью данных теоретических исследований и натурных экспериментов.
Практическая ценность работы. Для условий Урупского месторождения разработан вариант сплошной системы разработки с гидрозакладкой и применением передвижной крепи, позволивший: повысить производительность труда в 1,5 раза за счет исключения ручного крепления очистного забоя и совмещения операций очистного и за-кладочного цикла; снизить разубоживание на 8,8$, потери - с 5,0 до 3,5$; обеспечить безопасное ведение горных работ. Усовершенствована технологическая схема закладочных работ, что снизило трудоемкость в 2 раза. Определен максимальный заряд ВВ на одну серию замедления для новой технологии добычи руды.
Реализация результатов исследований
Разработан вариант сплошной системы разработки с гидрозакладкой и применением передвижной крепи, который внедрен на Урупском руднике при отработке опытного блока № 766. На противовзрывной щит и новое технологическое оборудование для отработки наклонных маломощных месторождений с применением передвижных крепей получено 3 авторских свидетельства.
Фактический экономический эффект от внедрения новой технологии составил 44,5 тыс.руб.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение: на научно-технической конференции "Совершенствование систем разработки с закладкой" (г.Свердловск, 1977); на межотраслевой научно-технической конференции (г.Свердловск, 1978); на УІ Уральской конференции (г.Свердловск, 1979); на Республиканской конференции молодых ученых (г.Джезказган» 1981); на технических советах Урупского ГОКа (1980-1983).
Публикации Непосредственно по теме диссертации опубликовано 5 печатных работ. По материалам диссертации получено 3 авторских свидетельства на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 90 наименований и 6 приложений. Основное содержание диссертации включает 99 страниц машинописного текста, 66 рисунков и 16 таблиц. Исследования и лабораторные эксперименты проводились в лаборатории подземной разработки рудных месторождений института "Уни-промедь".
Производственные эксперименты осуществлялись на Урупском подземном руднике.
Диссертация написана по материалам исследований, проведенных автором в 1978-1982 гг.
Особенности применения сплошной системы разработки
Сплошная система разработки нашла широкое применение при отработке рудных месторождений как в отечественной, так и зарубежной практике. Она имеет свои положительные стороны и свои недостатки.
Ее преимущества складываются из возможности:вести очистные работы широким фронтом, что ставит ее в один ряд с высокопроизводительными системами;применения самоходного оборудования при пологом залегании рудных тел;отработки с минимальными потерями;большого выбора порядка развития очистных работ по отношению к вскрывающим выработкам, что позволяет обеспечить равномерное распределение горного давления [2,2l] #
К недостаткам сплошной системы разработки можно отнести необходимое условие устойчивости руд и вмещающих пород при ее применении. При отработке руд, залегающих в слабых вмещающих породах, управление горным давлением ведется поддержанием выработанного пространства панельными и опорными целиками, которые при отработке ценных руд заменяют искусственными (бетонными опорами, либо деревянными кострами). На ряде рудников (табл.1.2) в процес се отработки неустойчивые породы кровли поддерживают распорной крепью, либо крепят железобетонными штангами. Все это приводит к дополнительным затратам и снижению интенсивности работ. Разу-боживание руды достигает 25-30$. Тан на месторождении второго Советского рудника залежь № 4 мощностью 1-3 м и углом падения 25-35 отрабатывалась сплошной системой разработки с выемкой панелями [4 J » Руда отбивалась лентами по простиранию на всю ширину панели. Очистное пространство поддерживалось распорными стойками. На пересечениях разломов оставлялись изолированные рудные целики. Потери составили 8,5$, разубоживание - 29,5$. При отработке залежи $ 6 мощностью 2-3 м и углом падения 23-42 сплошной системой с выемкой потолкоуступным забоем даже 39$ закрепленной площади всего выработанного пространства оказалось недостаточно, что привело к интенсивному разубоживанию руды ( 30$). Потери при этом составили 5$. На Ахобинском месторождении"рудный участок мощностью 0,5-4,0 м с углом падения 25 отрабатывался сплошной системой разработки с выемкой радиальными лентами по восстанию. Очистное пространство крепили железобетонными штангами по сетке 1,5x1,5 м и распорной крепью с расстоянием между рядами стоек -- 3 м и между стойками в ряду 2 м. В местах, где выемочная мощность достигала 4 м, ставились костры. Потери руды составили 4$, разубоживание 19$.
В настоящее время с целью расширения возможности применения сплошной системы разработки управление горным давлением осуществляется обрушением налегающих пород либо закладкой (частичной или полной) с креплением очистного забоя. Это позволяет уменьшить количество рудных целиков, оставление которых с опусканием очистных работ на глубину более 500-600 м стало небезопасно (раздавливание нерегулярно оставляемых целиков под действием вы сокого горного давления) и даже приводило к горным ударам, часто значительной силы. Сплошная система разработки с обрушением налегающих пород нашла применение при неустойчивых вмещающих породах и там, где возможно обрушение земной поверхности. Примером может служить применяемый вариант сплошной системы разработки с обрушением кровли и выемкой руды лавой, расположенной по простиранию на Южноуральских бокситовых рудниках (рис.1.9), при котором руду отбивают буровзрывным способом, доставка ее осуществляется скрепером. Скреперная лебедка устанавливается на откаточном штреке и перемещается по мере подвигания очистного забоя. Погрузка руды в вагонетки осуществляется скреперной лебедкой, установленной на полке. Рабочее пространство поддерживается распорной крепью под верхняки, расположенные параллельно забою. При повышенном горном давлении дополнительно применяют костры.
На рудниках ФРГ распространена сплошная система разработки с обрушением кровли и выемкой руды лавой, расположенной по падению рудного тела [Зі] Руду отбивают буровзрывным способом и доставляют к центральному выемочному штреку передвижными конвейерами. Кровлю в призабойном пространстве поддерживают металлическими или деревянными стойками и кострами (рис»1.10).
Сплошную систему разработки с закладкой выработанного пространства применяют в условиях, когданеобходимо сохранить земную поверхность, когда отработка месторождений ведется под охраняемыми объектами. Так на Урупском руднике участки месторождения с мощностью рудного тела до 3 м с углом падения 25-40 отрабатывают сплошной системой разработки [32] . Подготовка блока заключается в проходке двух блоковых восстающих доставочного и закладочного (рис.1.II). Отбойка руды ведется в направлении от доставочного восстающего к закладочному двумя 3-х метровыми уступами с опере жением между ними в 10 м. Кровля призабойного пространства поддерживается распорной деревянной крепью. На расстоянии 0,5 м от забоя возводят на всю длину блока деревянную перемычку. За эту перемычку в отступающем порядке подается закладочный материал. Таким образом общая ширина обнажения висячего бока не превышает 6 м. Основную нагрузку от давления вмещающих пород воспринимает закладка.
На руднике Сити Дин (ЮАР) рудный пласт мощностью I. м с углом залегания 45 отрабатывают сплошной системой разработки с раздельной выемкой и полной закладкой выработанного пространства [2] . Откаточные штреки ведут одновременно с продвижением забоя-лавы в обе стороны от блокового восстающего под углом 45 (рис. І.І2). При подходе нижнего штрека с опережением под очистными работами на 6 м делают раскоску в висячем боку. При повышенном горном давлении этаж делят на подэтажи, увеличивают интенсивность отработки. Очистные работы начинают с выемки пород у кровли мощностью 0,5 м, которые практически полностью обеспечивают закладку выработанного пространства.
При отработке рудных тел буровзрывным способом разлет отбитой руды в выработанное пространство достигает 20 м, что снижает эффективность скреперной доставки и служит источником потерь и разубоживания руды. На одном из рудников цветной металлургии при разработке пологопадающей маломощной рудной залежи сплошной системой разработки с креплением (рисД.13), для крепления призабойного пространства использовались металлические податливые стойки трения ОКУМ, на которые навешивалась металлическая сетка (размер ячейки 25x25 мм). В результате испытаний установлено, что в значительной степени снижено заколообразование в кровле очистных выработок, в 2-3 раза уменьшена ширина зоны разлета
Конструирование вариантов систем разработки со сплошной выемкой, временным креплением очистного забоя и закладкой
Подготовку блока начинают с проходки рудных блоковых восстающих, оконтуривающих выемочный участок блока (рис.2,1). Расстояние между ними определяется количеством секций передвижной крепи и их общей длиной. Восстающие по основанию блока сбивают между собой монтажной выработкой с предварительным оставлением надштре-кового целика для сохранения откаточного штрека. Один восстающий служит для закладки выработанного пространства и вентиляции, другой для транспортировки руды. В закладочном восстающем у откаточного штрека устанавливают глухую перемычку. В транспортном восстающем оформляют ниши для установки скреперной лебедки по всей его длине на расстоянии 3 м друг от друга. Затем монтируют передвижную крепь в монтажной выработке, подводят закладочный трубопровод за заднюю стенку крепи, оборудованную изолирующей перегородкой и приступают к очистным работам. Они ведутся потолкоуступным забоем от транспортного восстающего к закладочному, либо от восстающих к середине блока. Передвижная крепь должна иметь противо-взрывной щит, обеспечивающий защиту ее гидрокоммуникаций от взрыва и кусков отбиваемой руды. После производства взрыва руду скрепером доставляют; к транспортному восстающему, а по нему до откаточного штрека. Ввиду того, что породы лежачего бока недостаточно прочны происходит поддир почвы, что затрудняет ее планировку для передвижки крепи и увеличивает разубоживание руды. Поэтому основание крепи должно включать транспортную площадку, по которой бы осуществлялась скреперовка руды до восстающего. После отработки: ленты руды на всю ширину блока и ее уборки производят передвижку крепи к груди забоя на ширину отбитой ленты. Выработанное пространство за крепью закладывают. Одновременно осуществляют обуривание следующей ленты руды и весь цикл очистных работ повторяется. По мере отработки блока транспортный восстающий отшивается от закладочного массива перемычкой (_66,67]
Подготовку блока начинают с проходки рудного блокового восстающего между горизонтами (рис,2.2). Из него параллельно откаточным штрекам горизонтов с оставлением надштрековых и подштре-ковых целиков проходят закладочную и транспортную выработки. Блоковый восстающий расширяется в монтажную выработку, в которой монтируют передвижную крепь, С верхнего горизонта к закладочной выработке подводят закладочный трубопровод. Очистные работы осуществляют отбойкой ленты руды снизу вверх, либо сверху вниз. Отбитую руду доставляют скрепером к транспортной выработке, а по ней к рудоспуску. После отбойки всей ленты руды и ее уборки производят передвижку крепи к забою. Пра передвижении крепи по простиранию рудного тела возникает необходимость удержания ее от сползания к транспортной выработке. Для этого на закладочной вы работке устанавливают тягальную-лебедку. Кроме того, крайняя секция крепи со стороны транспортной выработки должна герметично защищать пространство очистного забоя от проникновения в него закладочного материала. По окончании передвижки крепи и раскреплении ее у очистного забоя пространство за крепью закладывают. Очистной цикл повторяют в описанной ранее последовательности [б7].2.2.3. Конструктивное сравнение вариантов сплошной системы разработки с гидрозакладкой и применением передвижной крепи
Поскольку варианты системы разработки разрабатывались для одних горно-геологических условий, идентичных физико-механических свойств руды и вмещающих пород,при равных затратах на подготовительно-нарезных работах, при использовании одинаковых средств и механизмов в технологических операциях, сравнение сводилось к определению рациональных условий применения передвижной крепи в зависимости от конструктивных особенностей и технологичности вариантов системы.
Из изучения опыта отработки угольных месторождений и первых опытных работ на рудных пдастообразных месторождениях с применением передвижных крепей следует, что выбор направления отработки угольных пластов либо рудных тел оказывает существенное влияние на рациональное использование передвижных крепей и на их безопасную эксплуатацию [68J . Кроме того, в связи с понижением горных работ на Урупском месторождении, нриходится все чаще отказываться от обрушения вмещающих пород, как способа управления горным давлением, и заменять его полной либо частичной закладкой образующихся в результате выемки пустот;. Использование гидравлического способа закладки выработанного пространства привело к дополни тельным качественным различиям разработанных.вариантов системы Сравнение вариантов,сплошной системы разработки с применением передвижной крепи и гидрозакладкой по направлению выемки руды производилось по следующим факторам:технологии и организации очистных работ;возведению закладочного массива и его воздействию на передвижную крепь;безопасной эксплуатации крепи.
При выемке руды по восстанию очистные работы ведутся потол-коуступным забоем с обуриванием рудного массива со стороны груди забоя. Это дает возможность провести обуривание сразу всего забоя и отбивать максимально возможный объем руды, допускаемый правилами эксплуатации передвижной крепи, либо установленный для очистного цикла ведения работ в блоке. Бурильщик во время бурения шпуров находится на металлической скреперной дорожке передвижной крепи под защитой козырька ее перекрытия. При выемке по простиранию невозможно вести обуривание забоя со стороны груди забоя, так как металлическая скреперная дорожка крепи повторяет угол падения рудного тела (а он достигает 40-45) и бурение с нее крайне затруднительно. Поэтому бурение и отбойку ленты руды, ширина которой обусловлена допустимым пролетом обнажения кровли для данных условий, ведут снизу взерх либо сверху вниз. Это приводит к тому, что отбиваемый объем руды определяется только глубиной шпуров и шириной ленты (при равной мощности руды в обоих вариантах). К тому же бурильщик при обуривании забоя находится вне зоны защиты перекрытия крепи.
Исследование особенностей механического воздействия взрыва на противовзрывной щит передвижной крепи
В условиях отработки рудных месторождений к передвижным крепям предъявляются особые дополнительные требования, вызванные спецификой производства очистных работ, а именно: противовзрывной щит и силовые элементы крепи должны обеспечивать надежную защиту гидрокоммуяикаций и устойчивость самой крепи от динамического воздействия ударных нагрузок в результате осуществления взрывных работ при отбойке рудной массы.
Для защиты оборудования и коммуникаций крепи от разрушающего действия скоростного напора ударной воздушной волны и разлетающихся кусков отбитой горной массы крепь со стороны забоя должна иметь защитные ограждения.
Отсутствие специальных методов расчета сооружений, находящихся на расстоянии 2-3 м от взрываемого заряда ВВ, обусловило необходимость выполнения натурных исследований по определению характера действия взрыва на элементы крепи. В качестве объектов испытаний были определены наиболее подвергающиеся действию ударной волны взрыва узлы - противовзрывные щиты ограждения. Исследования проводились в действующих блоках Урупского рудника при отработке сплошной системой.
Целью настоящих исследований было установление фактического механического воздействия взрыва, т.е. воздействия ударной воздушной волны и удара разлетающихся кусков руды от величины заряда и расстояния до места взрыва»
По данным натурных наблюдений Л.Н.Ширина установлено, что при равном заряде ВВ на расстоянии 1,0-1,5 м от его расположения максимальные значения импульсов у.в.в. и разлетающихся кусков горной массы с некоторыми.допущениями практически одинаковы [59, 60]. При дальнейшем движении в ограниченном очистном пространстве скорость полета отбитой горной массы а следовательно и импульс от ее удара резко падают по сравнению со скоростью распространения у.в.в. и ее импульса. Но если у.в.в. оказывает равномерно распределенное воздействие на преграду (в данном случае на проти-вовзрывной щит), то куски отбиваемой горной массы наносят разовые сосредоточенные удары.
Используя данные Покровского Г.И, [53,76 J , Савенко С.К.[54J, Гурина A,A. [50J для конкретных условий Урупского месторождения были определены у.в.в. и ее импульс, а также сила воздействия максимального куска отбитой горной массы, которые оказывают разрушающее действие на противовзрывной щит крепи.
Давление на фронте ударной воздушной волны определялось поформуле г— » Взрывание короткозамедленное, в расчет принят вес заряда одной серии. При интервалах замедление более 50 мс наложения у.в.в. не наблюдается [54j . где Эу.ь.В. - импульс ударной воздушной волны, Па.
Усилие воздействия на щит максимального куска отбитой горной массы определялось с использованием закона классической механики и формулы Г.И.Покровскогогде їа щит от воздействия максимального кускагорной массы, Н; вксимального куска отбитой горной массы,аименьшего сопротивления ,\f/ 1 м; ть руды,р «3600 кг/м3; ть полета руды, м .тью замеров импульсных нагрузок от ударнойїв отбитой горной массы в натурных условияхіалитически расчитать прогиб металлическогоIT J у.в.в, и Гу.г.м.. В натурных шахтныхіривалось получить общую картину их действияс замерами фактического прогиба металлической модели щита крепи.к Величина максимального куска принята по данным практики отработки Урупского месторождения. Дальность полета руды определяется L «1,4 Л , т.к. в конкретных условиях отбойку руды ведут на две обнаженные плоскости.
Для аналитического расчета прогиба щита от воздействия силового импульса ударной воздушной волны воспользуемся законами классической механики где гу.г.м. - сила удара максимального куска горной массы, Н; -С - ширина рассматриваемой плиты, С =1,4 м; Е - модуль упругости конструктивного материала,Б«2 Ю10 кг/м2; 3 - момент инерции поперечного сечения, м , Подставляя в (3.12) Гу.г.м.получим
Исходя из заданных условий необходимо было определить максимальный прогиб щита, допустимый пределом текучести материала, из которого он изготовлен. Таким материалом, как наиболее широко применяемым, была принята углеродистая сталь обыкновенного качества Ст.З. Максимальный прогиб был определен из формулы [77]где От - предел текучести Ст.З,бт«23 10 кг/м2; \Х/% - момент сопротивления по оси X. Для Ст.З, при г 1,4 м и $ вО,рІ.:м максимальный пролет будет равен 0,022 м. На рис.3.3 и 3.4 показано изменение величины прогиба щита от действия у.в.в. и максимального куска отбитой горной массы,определенных аналитическим методом. Заряд ЕВ (заряд одной серии замедления) принимался массой 2,3 и 4 кг, а расстояние до забоя 2,3 и 4 м.
В очистном блоке Урупского рудника при добыче руды сплошной системой разработки проводились экспериментальные исследования, позволяющие установить представление о разрушающей силе взрыва шпуровых зарядов ВВ в ближайшей зоне.
В разделительной деревянной органной крепи, отделяющей забой от гидрозакладки, устанавливался металлический лист (Ст 3, -0,01 м). Максимальный установочный пролет листа равнялся 1,4 м. По мере отработки блока на каждую установку листа (имитирующего противовзрывной щит) производился взрыв с изменением расхода ВВ на одно замедление - 3 и 4 кг. Расстояние от груди забоя до листа в разных заходках согласно методике достигало 2,3 и 4 м. Величина прогиба замерялась крешерным прибором (схема установки прибора показана на рис.3,5).Установление натурными экспериментами величины прогиба "про-тивовзрывного щита" позволило судить об истинных нагрузках от ударной воздушной волны и кусков отбитой горной массы. На рис,3,6 представлено изменение величины прогиба щита в зависимости от взрываемого заряда ВВ и расстояния от забоя, полученных экспериментально.Полученная зависимость аппроксимируется уравнением
Испытание варианта сплошной выемки по восстанию с гидрозакладкой и применением передвижной крепи
Поисковый характер выполняемой работы потребовал выбора наиболее характерного участка месторождения по горнотехническим условиям. Ограничения сводились только в отношении мощности рудного тела, она не должна превышать 3,0-3,5 м. Кроме того, для сокращения срока подготовки участка, отвечающего этим требованиям к проведению испытаний передвижной крепи не последнюю роль играло:возможность в кратчайшее время начать подготовительно-нарезные работы;
Таким участком месторождения был определен блок М 766 на горизонте № 7 в зоне охранного целика реки Уруп. По существующим на Урупском ГОКе требованиям был составлен проект отработки блока сплошной системой разработки по восстанию с закладкой и применением передвижной крепи ЗРПК-І. Проект был утвержден главным инженером Урупского ГОКа, согласован с горнотехнической инспекцией и генпроектировщиком предприятия - институтом "Кавказгипроцветмет".
Рудное тело блока Щ 766 находится между УІ и УП горизонтами в районе разрезов 60-80 и представлено массивными медноколчедан-ными рудами. Вкрапленные руды отмечены в незначительном количестве в виде мелких маломощных линзочек, в лежачем боку кварцитовид-ные породы с вкрапленностью халькопирита и пирита. Мощность руды от 1,75 м до 3,38 м, коэффициент крепости по шкале проф.Протодья конова 8-12, средняя плотность - 3,79 т/м3. Угол падения руды изменяется от 23 до 45.
Висячий бок в приконтактной части представлен кремнистыми сланцами, местами проявляются прослои туфов кварцевых альбитофи-ров, коэффициент крепости 8-Ю, на участках смятых туфов - 6-8.
В лежачем боку рудного тела залегают рассланцованные, хлори-тизированные и серицитизированные кварцевые альбитофиры с редкой вкрапленностью пирита, коэффициент крепости 6-8.
Притока подземных вод не ожидается. Участок блока имел параметры: длина - 85 м, ширина - 35 м, высота - 2,8 м. Запасы руды, подсчитанные на основании геологических планов и разрезов, составили около 25 тыс.тонн. Подготовка блока заключалась в проходке рудного штрека J 702 (рис.4.1). Из рудного штрека № 702 пройден блоковый восстающий J& 766, который сбит с УІ горизонтами в разведочный квершлаг # 604. С рудного штрека № 702 в 30.метрах от восстающего № 766 засекался восстающий Jfe 770 и проходился на 10 м дальше сбойки с монтажшш штреком. Из этого восстающего на расстоянии 6 м друг от друга проходились камеры под скреперную лебедку.
Из восстающего № 766 до восстающего № 770 проходился монтажный штрек сечением 6 м2 который перед началом монтажа крепи расширялся в монтажную камеру.Перед спуском крепи в шахту проводилась ее контрольная сборка на поверхности (рис.4.2). После чего, разбирая ее в обратной последовательности, опускали в шахту и доставляли к монтажной камере блока № 766.
Монтаж и демонтаж передвижной крепи ЗРПК-І осуществлялся по специально разработанной инструкции.Монтаж крепи в шахте осуществлялся в монтажной камере сечением 15 лг (рис.4.3). Монтаж каждой секции вели в восстающем № 766, для чего против монтажной камеры восстающий имел площадку с углом наклона 10-15. В этом месте восстающего в кровле на высоте 3,7 м устанавливался монорельс с ручной талью. По почве монтажной камеры и площадки восстающего были проложены два рельса с расстоянием 2,0 м между ними. Перед монтажем все узлы и детали тщательно осматривались для выявления возможных повреждений и их устранения. Детали первой секции доставлялись на восстающий № 766 к его наклонной площадке лебвдкой ЛС-55 и на рельсах с помощью ручной тали монтировали первую секцию. На восстающий Л 770 устанавливалась лебедка ЛТК-6А, которой посредством двенадцатикратного полиспаста первую секцию перемещали в монтажную камеру на такое расстояние, чтобы к ней можно было монтировать вторую секцию на том же горизонтальном участке восстающего Jfe 766. Смонтировав вторую секцию и подсоединив ее к первой, перемещали их в монтажную камеру, освобождая место третьей секции, так вели монтаж всех десяти секций. После сборки крепи трос, предназначенный для передвижения крепи после очистного цикла запасовывался за обводные блоки, находящиеся в стояках нижней плиты и навешивались противовзрывные щиты. Шарнирная перемычка покрывалась сеткой и резиновым листом со стороны выработанного пространства, предназначенного для закладки. К верхней плите монтировался закладочный трубопровод. В месте сопряжения монтажной камеры и восстающего № 766 трубопровод присоединялся к ставу труб, собранных механизмом для наращивания трубопровода (принцип работы описан в разделе 3.5), который находился в восстающем $ 766 у сопряжения с квершлагом 664.
Работы по демонтажу крепи производились также посекционно.Трудоемкость доставки и монтажных работ по передвижной крепи ЗИІК-І приведены в табл.4.1.
Опыт монтажно-демонтажных работ показал, что время, затрачен системы, проверка работы шарнирных соединений и направляющих при раздвижке гидростоек в условиях ориентировки крепи по углу падения рудного тела, осмотр крепления закладочного трубопровода и отбойного щита. Передвижная крепь перед началом очистных работ представлена на рис.4.4.
Очистные работы начинались с обуривания забоя и отбойки руды потолкоустушшм забоем шириной 2 м от восстающего № 770, выполняющего роль транспортной выработки, к закладочному восстающему $ 766. На основании экспериментально-аналитического метода определения количества одновременно взрываемого ВВ на передвижную крепь был произведен взрыв 25 шпуров по сетке 0,5x0,5 м длиною по 2м с общей массой количества ВВ, равного 17,5 кг. При отработке первой ленты было произведено восемь взрывов. После каждого взрыва руда транспортировалась скрепером по скреперной дорожке крепи до восстающего № 770, а по нему в вагоны.
Затем начиналась подготовка крепи к передвижке, для этого против передвижного блочка каждой секции на высоте, зависящей от угла падения рудного тела и величины выступов на почве, бурились два шпура для крепления блочка передвижения крепи к забою системой полиспаст. Нижняя часть отбойного щита отбрасывалась. Производили размотку каната с лебедки и запасовывали его в блоки, а свободный конец укрепляли на последней секции. Затем осуществляли предварительную натяжку каната лебедкой.
После проверки правильности запасовки каната производили разгрузку стоек, крепь сокращалась по высоте, и верхние плиты отходили от потолочины забоя, неся на себе куски отслоившихся пород. Включали лебедку и подтягивали крепь к забою. При передвижении отслоившиеся породы скатывались по верхней плите за закладочную перемычку крепи, минуя забой.-По окончании передвижки гидростойки секций распирались и начинался цикл закладочных работ. Закладка подавалась гидравлическим способом через восстающий Jfe 766, По мере закладки блока за крепью восстающий закладывался, а восстающий 770 сохранялся для скреперования руды и подхода к крепи, для этого восстающий 1 770 отделялся от закладочного массива деревянной перемычкой. Перемычка представляет собой ряд деревянных стоек ф 180--200 мм, установленных через один метр и отшитых со стороны закладочного массива всплошную.
